CH709048A2

CH709048A2 - Blade with a damper assembly for a turbine.

Info

Publication number: CH709048A2
Application number: CH01964/14A
Authority: CH
Inventors: Joseph Anthony Weber; Mark Andrew Jones
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2015-06-30
Also published as: CN104727858A; US20150176413A1; JP2015121220A; DE102014118427A1

Abstract

Eine Laufschaufel zur Verwendung in einer Turbine einer Verbrennungsturbine. Die Laufschaufel enthält ein Schaufelblatt (25), das eine konkave Druckseitenwand und eine konvexe Saugseitenwand aufweist, die sich axial zwischen entsprechender Vorder- und Hinterkante und radial zwischen dem Fuss und einer äusseren Spitze erstrecken. Die Laufschaufel enthält ferner Zweifach-Dämpferkragen (52), die an dem Schaufelblatt (25) angeordnet sind. Jeder der Zweifach-Dämpferkragen (52) ist eingerichtet, um nach der Installation mit einem zugehörigen Dämpferkragen an wenigstens einer benachbarten Laufschaufel im Eingriff zu stehen.A blade for use in a turbine of a combustion turbine. The blade includes an airfoil (25) having a concave pressure sidewall and a convex suction sidewall extending axially between respective leading and trailing edges and radially between the root and an outer tip. The blade further includes dual damper collars (52) disposed on the airfoil (25). Each of the dual damper collars (52) is configured to engage an associated damper collar on at least one adjacent blade after installation.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

[0001] Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Vorrichtungen, Verfahren und/oder Systeme, die den Entwurf und die Herstellung von Turbinenlaufschaufeln betreffen. Insbesondere, aber nicht als eine Einschränkung, betrifft die vorliegende Anmeldung Vorrichtungen und Anordnungen, die Turbinenlaufschaufeln mit mehreren Dämpferkragen betreffen. The present application relates generally to apparatus, methods and / or systems related to the design and manufacture of turbine blades. In particular, but not as a limitation, the present application relates to devices and assemblies related to turbine blades having multiple damper collars.

[0002] Es ist allgemein bekannt, dass in einer Verbrennungsturbine Luft, die in einem Verdichter unter Druck gesetzt wird, verwendet wird, um einen Brennstoff in einer Brennkammer zu verbrennen, um einen Strom heisser Verbrennungsgase zu erzeugen, woraufhin derartige Gase stromabwärts durch eine oder mehrere Turbinen strömen, so dass Energie aus ihnen entzogen werden kann. Entsprechend einer derartigen Turbine erstrecken sich allgemein Reihen von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Laufschaufeln von einer tragenden Laufscheibe aus radial nach aussen. Jede Laufschaufel enthält gewöhnlich einen Schwalbenschwanz, der eine Montage und Demontage der Laufschaufel in einem zugehörigen Schwalbenschwanzschlitz in der Laufscheibe ermöglicht, sowie ein Schaufelblatt, das sich von dem Schwalbenschwanz aus radial nach aussen erstreckt und mit der Strömung des Arbeitsfluids durch die Turbine wechselwirkt. Das Schaufelblatt weist eine konkave Druckseite und eine konvexe Saugseite auf, die sich axial zwischen entsprechender Vorder- und Hinterkante und radial zwischen einem Fuss und einer Spitze erstrecken. Es wird verstanden, dass die Schaufelspitze von einer radial äusseren stationären Oberfläche eng beabstandet ist, um eine dazwischen auftretende Leckage der Verbrennungsgase, die zwischen den Turbinenschaufeln stromabwärts strömen, zu minimieren. It is well known that, in a combustion turbine, air pressurized in a compressor is used to combust a fuel in a combustion chamber to produce a flow of hot combustion gases, whereupon such gases flow downstream through one or more combustion gases Several turbines flow, so that energy can be withdrawn from them. In accordance with such a turbine, generally, rows of circumferentially spaced apart blades extend radially outward from a supporting disk. Each blade typically includes a dovetail that facilitates assembly and disassembly of the blade in an associated dovetail slot in the rotor disk, and an airfoil that extends radially outwardly from the dovetail and interacts with the flow of the working fluid through the turbine. The airfoil has a concave pressure side and a convex suction side extending axially between respective leading and trailing edges and radially between a root and a tip. It will be understood that the blade tip is closely spaced from a radially outer stationary surface to minimize any leakage of combustion gases passing between the turbine blades downstream therebetween.

[0003] Deckbänder an der Spitze des Schaufelblatts oder «Spitzendeckbänder» werden oft an hinteren Stufen oder Laufschaufeln angewandt, um einen Kontaktpunkt an der Spitze zu schaffen, Schaufelfrequenzen zu bewältigen, eine Dämpfungsquelle (d.h. durch Verbindung der Spitzen benachbarter Laufschaufeln) zu ermöglichen und eine über der Spitze auftretende Leckage des Arbeitsfluids zu reduzieren. Bei gegebener Länge der Laufschaufeln in den hinteren Stufen schafft die Dämpfungsfunktion der Spitzendeckbänder einen merklichen Vorteil für die Dauerhaltbarkeit. Angesichts des Gewichts, das das Spitzendeckband der Anordnung hinzufügt, und anderer Entwurfskriterien, die das Aushalten von Tausenden von Betriebsstunden unter Einwirkung hoher Temperaturen und extremer mechanischer Belastungen enthalten, ist jedoch das uneingeschränkte Nutzen der Vorteile schwierig. Während grosse Spitzendeckbänder wegen ihrer effektiven Art, in der sie den Gaspfad abdichten, und der robusten Verbindung, die sie zwischen benachbarten Laufschaufeln schaffen können, erwünscht sind, wird ein Fachmann auf dem Gebiet folglich erkennen, dass grössere Spitzendeckbänder wegen der erhöhten Ziehlasten auf die Laufscheibe, insbesondere an der Basis des Schaufelblatts, problematisch sind, da diese die gesamte Last der Schaufel tragen muss. Shrouds on the tip of the airfoil or "tip shrouds" are often used on rear stages or blades to provide a point of contact at the tip, to handle blade frequencies, to allow for a source of damping (ie, by connecting the tips of adjacent blades), and reduce leakage of working fluid occurring above the tip. Given the length of the blades in the rear stages, the cushioning function of the tip shrouds provides a significant advantage in durability. However, the full benefits of the advantages are difficult given the weight that the tip shroud adds to the assembly and other design criteria that can withstand thousands of hours of operation under the influence of high temperatures and extreme mechanical loads. Thus, while large tip shrouds are desirable because of their effective way of sealing the gas path and the robust connection they can make between adjacent blades, those skilled in the art will recognize that larger tip shrouds are more desirable because of the increased pulling loads on the rotor sheave , especially at the base of the airfoil, are problematic because they must carry the entire load of the airfoil.

[0004] Eine weitere Überlegung ist, dass sich die Leistungsabgabe und Effizienz von Gasturbinen verbessern, wenn die Grösse der Turbine und insbesondere die Luftmenge, die durch sie hindurchströmen kann, steigen. Die Grösse der Turbine ist jedoch durch die betriebsfähige Länge der Turbinenschaufeln begrenzt, wobei längere Turbinenlaufschaufeln eine Vergrösserung des Strömungspfads durch die Turbine ermöglichen. Längere Laufschaufeln sind aber höheren mechanischen Belastungen ausgesetzt, die weitere Anforderungen an die Schaufeln und die Laufscheibe, die sie hält, stellen. Längere Laufschaufeln verringern während des Betriebs auch die Eigenfrequenzen der Schaufeln, was die Schwingungsantwort der Laufschaufeln erhöht. Diese zusätzliche Schwingungslast stellt noch höhere Anforderungen an die Laufschaufelkonstruktion, was die Lebensdauer der Komponente weiter verkürzen kann und in einigen Fällen Schwingungslasten verursachen kann, die andere Funktionen der Turbine beschädigen. Eine Möglichkeit, um die Schwingungslast längerer Laufschaufeln zu bewältigen, besteht in der Verwendung der Deckbänder, die benachbarte Laufschaufeln miteinander verbinden. Wie jedoch erwähnt, kann das zusätzliche Gewicht des Deckbands einen Grossteil des Nutzens zunichtemachen. Another consideration is that the power output and efficiency of gas turbines will improve as the size of the turbine, and particularly the amount of air that can flow through it, increases. However, the size of the turbine is limited by the operable length of the turbine blades, with longer turbine blades allowing for an increase in the flow path through the turbine. However, longer blades are subject to higher mechanical stresses, which places further demands on the blades and the rotor disk that holds them. Longer blades also reduce the natural frequencies of the blades during operation, which increases the vibration response of the blades. This additional vibratory load imposes even greater demands on the blade design, which can further shorten the life of the component and, in some cases, can cause vibration loads that damage other turbine functions. One way to cope with the swing load of longer blades is to use the shrouds connecting adjacent blades. However, as mentioned above, the extra weight of the shroud can negate most of the benefit.

[0005] Eine Möglichkeit, sich dem zu widmen, besteht darin, das Deckband niedriger an dem Schaufelblatt der Laufschaufel anzuordnen. D.h., anstatt das Deckband der Spitze der Laufschaufel hinzuzufügen, wird das Deckband in der Nähe des mittleren radialen Abschnitts des Schaufelblatts angeordnet. In dem hierin verwendeten Sinne wird ein derartiges Deckband als «Dämpferkragen» bezeichnet. An diesem kleineren (oder mehr innen befindlichen) Radius verursacht die Masse des Kragens ein reduziertes Lastniveau für die Laufschaufel. Diese Art eines Kragens hinterlässt jedoch einen Abschnitt des Schaufelblatts der Laufschaufel (d.h. den Abschnitt des Schaufelblatts, der sich aussen von dem Dämpferkragen erstreckt) uneingeschränkt. Dieser auskragende Abschnitt des Schaufelblatts führt gewöhnlich zu einer niederfrequenteren Schwingung und erhöhten Schwingungslasten, die für die Turbine schadhaft sein können. Dementsprechend wäre eine neuartige Laufschaufelkonstruktion, die diese Lasten reduzieren oder beschränken würde, auf dem Markt für solche Produkte wertvoll. One way to devote to this is to lower the shroud to the blade of the blade. That is, instead of adding the shroud to the tip of the blade, the shroud is placed near the central radial portion of the blade. As used herein, such a shroud is referred to as a "damper collar". At this smaller (or more inside) radius, the mass of the collar causes a reduced load level for the blade. However, this type of collar leaves a portion of the airfoil of the blade (i.e., the portion of the airfoil extending outwardly from the damper collar) unrestricted. This cantilevered portion of the airfoil usually results in lower frequency vibration and increased vibration loads that may be detrimental to the turbine. Accordingly, a novel blade design that would reduce or limit these loads would be valuable on the market for such products.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0006] Die vorliegende Anmeldung beschreibt somit eine Laufschaufel zur Verwendung in einer Turbine einer Verbrennungsturbine. Die Laufschaufel kann ein Schaufelblatt enthalten, das sich von einer Verbindung mit einem Fuss aus erstreckt. Das Schaufelblatt kann eine konkave Druckseitenwand und eine konvexe Saugseitenwand enthalten, die sich axial zwischen zugehöriger Vorder- und Hinterkante und radial zwischen dem Fuss und einer äusseren Spitze erstrecken. Die Laufschaufel kann ferner Zweifach-Dämpferkragen enthalten, die an dem Schaufelblatt angeordnet sind. Jeder der Zweifach-Dämpferkragen kann eingerichtet sein, um nach der Installation mit einem entsprechenden Dämpferkragen an wenigstens einer benachbarten Laufschaufel im Eingriff zu stehen. The present application thus describes a blade for use in a turbine of a combustion turbine. The blade may include an airfoil extending from a connection with a foot. The airfoil may include a concave pressure sidewall and a convex suction sidewall extending axially between associated leading and trailing edges and radially between the foot and an outer tip. The bucket may further include dual damper collars disposed on the airfoil. Each of the dual damper collars may be configured to engage a corresponding damper collar on at least one adjacent blade after installation.

[0007] Beide der Zweifach-Dämpferkragen können eine Position an oder aussen von einem radialen Mittelbereich des Schaufelblatts aufweisen; wobei jeder der Zweifach-Dämpferkragen eine axiale Dicke aufweisen kann, die geringer als die halbe axiale Dicke ist, die das Schaufelblatt an einer radialen Höhe jedes der Dämpferkragen aufweist. Both of the dual damper collars may have a position on or outside of a radial center region of the airfoil; wherein each of the dual damper collars may have an axial thickness that is less than half the axial thickness that the airfoil has at a radial height of each of the damper collars.

[0008] Die Zweifach-Dämpferkragen jeder vorstehend erwähnten Laufschaufel können einen inneren Dämpferkragen und einen äusseren Dämpferkragen enthalten, wobei der innere Dämpferkragen eine innere Position bezüglich des äusseren Dämpferkragens aufweist; wobei der innere Dämpferkragen einen sich in Umfangsrichtung von wenigstens entweder der Druckseitenwand und/oder der Saugseitenwand des Schaufelblatts, erstreckenden Vorsprung aufweisen kann; wobei der äussere Dämpferkragen einen sich in Umfangsrichtung von wenigstens entweder der Druckseitenwand und/oder der Saugseitenwand des Schaufelblatts erstreckenden Vorsprung aufweisen kann; und wobei die Laufschaufel eine Turbinenlaufschaufel aufweisen kann. The dual damper collars of each of the aforementioned blades may include an inner damper collar and an outer damper collar, the inner damper collar having an inner position with respect to the outer damper collar; wherein the inner damper collar may have a projection extending circumferentially from at least one of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; wherein the outer damper collar may have a projection extending circumferentially from at least one of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; and wherein the blade may comprise a turbine blade.

[0009] Der innere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann sich von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprünge aufweisen; und der äussere Dämpferkragen kann sich von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprünge aufweisen. The inner damper collar of any of the aforementioned blades may have circumferentially extending projections from each of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; and the outer damper collar may have circumferentially extending projections from each of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil.

[0010] Jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äusseren Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann Druckseitenkontaktflachen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweisen, die sich von der Druckseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken; wobei jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äusseren Dämpferkragen Saugseitenkontaktflachen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweisen kann, die sich von der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken. Each of the inner damper collar and the outer damper collar of any of the aforementioned blades may have pressure side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential projections extending from the pressure sidewall of the airfoil; wherein each of the inner damper collar and the outer damper collar may have suction side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential protrusions extending from the suction sidewall of the airfoil.

[0011] Der innere Dämpferkragen und der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann so eingerichtet sein, dass die Druckseitenkontaktflachen mit den Saugseitenkontaktflachen zusammenpassen, um eine Verbindungsstelle dazwischen zu bilden, wenn die Laufschaufel eine installierte Position zwischen benachbarten Laufschaufeln mit der gleichen Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist. The inner damper collar and the outer damper collar of any of the aforementioned blades may be configured so that the pressure side contact surfaces mate with the suction side contact surfaces to form a joint therebetween as the blade maintains an installed position between adjacent blades of the same construction as that of Figs Blade has.

[0012] Der innere Dämpferkragen und der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann so eingerichtet sein, dass die Druckseitenkontaktflachen mit Saugseitenkontaktflachen einer ersten benachbarten Laufschaufel im Eingriff stehen, falls: die erste benachbarte Laufschaufel die gleiches Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist; und die erste benachbarte Laufschaufel und die Laufschaufel eine vorbestimmte installierte Position bezüglich einander aufweisen; wobei der innere Dämpferkragen und der äussere Dämpferkragen derart eingerichtet sind, dass die Saugseitenkontaktflachen mit den Druckseitenkontaktflachen einer zweiten benachbarten Laufschaufel im Eingriff stehen, falls: die zweite benachbarte Laufschaufel die gleiches Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist; und die zweite benachbarte Laufschaufel und die Laufschaufel eine vorbestimmte installierte Position bezüglich einander aufweisen. The inner damper collar and outer damper collar of any of the aforementioned blades may be configured such that the pressure side contact surfaces engage suction side contact surfaces of a first adjacent blade if: the first adjacent blade has the same construction as the blade; and the first adjacent blade and the blade have a predetermined installed position with respect to each other; wherein the inner damper collar and the outer damper collar are configured such that the suction side contact surfaces engage with the pressure side contact surfaces of a second adjacent blade if: the second adjacent blade has the same construction as the rotor blade; and the second adjacent blade and the blade have a predetermined installed position with respect to each other.

[0013] Der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine Position in der Nähe der äusseren Spitze des Schaufelblatts aufweisen, und der innere Dämpferkragen weist eine Position in der Nähe des radialen Mittelbereichs des Schaufelblatts auf. The outer damper collar of any of the aforementioned blades may have a position proximate the outer tip of the airfoil, and the inner damper collar has a position proximate the radial center region of the airfoil.

[0014] Der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann einen Kragen (ein Deckband) aufweisen, der knapp innen von der äusseren Spitze des Schaufelblatts angeordnet ist, und der innere Dämpferkragen weist einen Kragen auf, der in der Nähe einer radialen Mitte des Schaufelblatts angeordnet ist. The outer damper collar of any of the aforementioned blades may include a collar (shroud) disposed just inward of the outer tip of the airfoil, and the inner damper collar has a collar proximate a radial center of the airfoil is arranged.

[0015] Der innere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann einen aufweisen, der innerhalb eines ersten Bereichs von radialen Höhen angeordnet ist, wobei der erste Bereich eine innere Begrenzung bei 25% einer radialen Höhe des Schaufelblatts und eine äussere Begrenzung bei 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts enthält; wobei der äussere Dämpferkragen einen aufweist, der innerhalb eines zweiten Bereichs von radialen Höhen angeordnet ist, die an dem Schaufelblatt definiert sind, wobei der zweite Bereich eine innere Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts enthält. The inner damper collar of any of the aforementioned blades may have one disposed within a first range of radial heights, the first portion having an inner limit at 25% of a radial height of the airfoil and an outer limit at 75% of the radial Height of the airfoil contains; wherein the outer damper collar has one disposed within a second region of radial heights defined on the airfoil, the second region including an inner boundary at 60% of the radial height of the airfoil.

[0016] Die innere Begrenzung des ersten Bereichs jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts aufweisen, und die äussere Begrenzung des ersten Bereichs weist 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts auf; wobei die innere Begrenzung des zweiten Bereichs 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist, und eine äussere Begrenzung des zweiten Bereichs 95% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist. The inner boundary of the first region of any of the aforementioned blades may be 40% of a radial height of the airfoil and the outer boundary of the first region is 60% of the radial height of the airfoil; wherein the inner boundary of the second region is 75% of the radial height of the airfoil and an outer boundary of the second region is 95% of the radial height of the airfoil.

[0017] Die innere Begrenzung des ersten Bereichs jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts aufweisen, und die äussere Begrenzung des ersten Bereichs weist 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts auf; wobei die innere Begrenzung des zweiten Bereichs 90% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist. The inner boundary of the first region of any of the aforementioned blades may be 40% of a radial height of the airfoil and the outer boundary of the first region is 60% of the radial height of the airfoil; wherein the inner boundary of the second region is 90% of the radial height of the airfoil.

[0018] Eine äussere Spitze des Schaufelblatts jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann ein Winglet aufweisen. An outer tip of the airfoil of any of the aforementioned blades may have a winglet.

[0019] Der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann von dem Winglet radial beabstandet sein. The outer damper collar of any of the aforementioned blades may be radially spaced from the winglet.

[0020] Das Winglet jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine äussere Aufweitung aufweisen, die innerhalb eines schmalen radialen Abschnitts des Schaufelblatts angeordnet ist, wobei der schmale radiale Abschnitt eine Seite aufweist, die an die äussere Spitze des Schaufelblatts direkt angrenzt. The winglet of any of the aforementioned blades may have an outer expansion disposed within a narrow radial portion of the airfoil, the narrow radial portion having a side directly adjacent the outer tip of the airfoil.

[0021] Der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann sich von dem Winglet aus erstrecken. The outer damper collar of any of the aforementioned blades may extend from the winglet.

[0022] Das Winglet jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine innere Kante und eine äussere Kante enthalten, und wobei die äussere Aufweitung das Winglet enthält, das eine kleinere Querschnittfläche an der inneren Kante und eine grössere Querschnittfläche an einer äusseren Kante des Winglets aufweist; wobei die äussere Kante des Winglets die äussere Spitze des Schaufelblatts aufweist und die innere Kante des Winglets um einen Umfang des Schaufelblatts herum in einer festen Entfernung von der äusseren Kante des Winglets beabstandet ist. The winglet of any of the aforementioned blades may include an inner edge and an outer edge, and wherein the outer expansion includes the winglet having a smaller cross-sectional area at the inner edge and a larger cross-sectional area at an outer edge of the winglet; wherein the outer edge of the winglet has the outer tip of the airfoil and the inner edge of the winglet is spaced around a circumference of the airfoil at a fixed distance from the outer edge of the winglet.

[0023] Die äussere Kante des Winglets jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine scharfe Kante aufweisen, die um den Umfang des Schaufelblatts herum definiert ist; und wobei die äussere Aufweitung des Winglets ein konkaves Oberflächenprofil aufweist. The outer edge of the winglet of any of the aforementioned blades may have a sharp edge defined about the periphery of the airfoil; and wherein the outer widening of the winglet has a concave surface profile.

[0024] Die vorliegende Anmeldung beschreibt ferner eine Gasturbine mit einer Turbine, die eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Laufschaufeln enthält. Jede der Laufschaufeln kann ein Schaufelblatt enthalten, das sich von einem Fuss aus erstreckt, der mit einer Laufscheibe verbunden ist. Das Schaufelblatt kann eine Druckseitenwand und eine Saugseitenwand enthalten, die sich axial zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante und radial zwischen einer Plattform, die eine äussere Begrenzung des Fusses bildet, und einer äusseren Spitze des Schaufelblatts erstreckt. Das Schaufelblatt jeder der Laufschaufeln kann ferner Zweifach-Dämpferkragen, einen inneren Dämpferkragen und einen äusseren Dämpferkragen, aufweisen. Jeder der Dämpferkragen kann eine Position zwischen der Plattform und der äusseren Spitze des Schaufelblatts und eine Konfiguration aufweisen, die jede der Laufschaufeln mit benachbarten Laufschaufeln verbindet, die zu jeder Seite angeordnet sind. Der äussere Dämpferkragen kann in der Nähe der äusseren Spitze des Schaufelblatts angeordnet sein, und der innere Dämpferkragen kann in der Nähe eines radialen Mittelbereichs des Schaufelblatts angeordnet sein. The present application further describes a gas turbine having a turbine that includes a series of circumferentially spaced blades. Each of the blades may include an airfoil extending from a foot connected to a running disk. The airfoil may include a pressure sidewall and a suction sidewall extending axially between a leading edge and a trailing edge and radially between a platform forming an outer boundary of the foot and an outer tip of the airfoil. The airfoil of each of the blades may further include dual damper collars, an inner damper collar, and an outer damper collar. Each of the damper collars may have a position between the platform and the outer tip of the airfoil and a configuration connecting each of the blades to adjacent blades arranged on each side. The outer damper collar may be disposed near the outer tip of the airfoil, and the inner damper collar may be disposed near a radial center region of the airfoil.

[0025] Der innere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Gasturbine kann Vorsprünge aufweisen, die sich in Umfangsrichtung von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken, und der äussere Dämpferkragen weist Vorsprünge auf, die sich in Umfangsrichtung von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken; und wobei jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äusseren Dämpferkragen Druckseitenkontaktflächen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweist, die sich von der Druckseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken, und jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äusseren Dämpferkragen weist Saugseitenkontaktflachen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge auf, die sich von der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken. The inner damper collar of any of the aforementioned gas turbine engines may have protrusions extending circumferentially from each of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil, and the outer damper collar has projections extending circumferentially from each of the pressure sidewall and extend the suction side wall of the airfoil; and wherein each of the inner damper collar and the outer damper collar has pressure side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential protrusions extending from the pressure side wall of the airfoil, and each of the inner damper collar and the outer damper collar has suction side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential protrusions; extending from the suction side wall of the airfoil.

[0026] Diese und weitere Merkmale des vorliegenden Anmeldegegenstandes werden bei der Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. These and other features of the present application will become apparent upon review of the following detailed description of preferred embodiments, taken in conjunction with the drawings and the appended claims.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0027] Diese und andere Merkmale dieser Erfindung werden beim sorgfältigen Studium der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden und gewürdigt, in denen zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine schematische Darstellung einer beispielhaften Verbrennungsturbine, in welcher Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung verwendet werden können; <tb>Fig. 2<SEP>eine Teilansicht des Verdichters in der Verbrennungsturbine aus Fig. 1 ; <tb>Fig. 3<SEP>eine Teilansicht der Turbine in der Verbrennungsturbine aus Fig. 1 ; <tb>Fig. 4<SEP>eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel mit einem Spitzendeckband von herkömmlicher Konstruktion; <tb>Fig. 5<SEP>eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel mit einem herkömmlichen Dämpfer in der Spannweitenmitte; <tb>Fig. 6<SEP>eine perspektivische Ansicht von installierten Turbinenlaufschaufeln, die über einen herkömmlichen Dämpfer in der Spannweitenmitte verbunden sind; <tb>Fig. 7<SEP>eine Draufsicht auf installierte Turbinenlaufschaufeln, die über einen herkömmlichen Dämpfer in der Spannweitenmitte verbunden sind; <tb>Fig. 8<SEP>eine Seitenansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel und einer stationären Mantelanordnung, in der die Laufschaufel ein herkömmliches Spitzendeckband enthält; <tb>Fig. 9<SEP>eine Seitenansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel und einer stationären Mantelanordnung, in der die Laufschaufel Zweifach-Dämpfer gemäss einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält; <tb>Fig. 10<SEP>eine perspektivische Ansicht des äusseren Abschnitts des Schaufelblatts aus Fig. 9 ; <tb>Fig. 11<SEP>eine Seitenansicht des äusseren Abschnitts eines Schaufelblatts mit einem äusseren Dämpfer und einem Spitzenwinglet gemäss einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 12<SEP>eine Seitenansicht des äusseren Abschnitts eines Schaufelblatts mit einem äusseren Dämpfer und einem Spitzenwinglet gemäss einer alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 13<SEP>eine perspektivische Ansicht der Schaufelblattspitze der Laufschaufel aus Fig. 12 .These and other features of this invention will be better understood and appreciated upon a careful study of the following detailed description of preferred embodiments of the invention taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: <Tb> FIG. 1 <SEP> is a schematic representation of an exemplary combustion turbine in which embodiments of the present application may be used; <Tb> FIG. Fig. 2 <SEP> is a partial view of the compressor in the combustion turbine of Fig. 1; <Tb> FIG. 3 <SEP> is a partial view of the turbine in the combustion turbine of FIG. 1; <Tb> FIG. FIG. 4 is a perspective view of an exemplary turbine blade having a tip shroud of conventional construction; FIG. <Tb> FIG. 5 is a perspective view of an exemplary turbine blade with a conventional mid-span damper; <Tb> FIG. FIG. 6 is a perspective view of installed turbine blades connected via a conventional mid-span damper; FIG. <Tb> FIG. FIG. 7 is a plan view of installed turbine blades connected via a conventional mid-span damper; FIG. <Tb> FIG. 8 is a side view of an exemplary turbine blade and a stationary shell assembly in which the blade includes a conventional tip shroud; <Tb> FIG. 9 is a side view of an exemplary turbine blade and a stationary shell assembly in which the blade includes dual dampers in accordance with an exemplary embodiment of the present invention; <Tb> FIG. Fig. 10 is a perspective view of the outer portion of the airfoil of Fig. 9; <Tb> FIG. 11 is a side view of the outer portion of an airfoil having an outer damper and a tip winglet in accordance with an exemplary embodiment of the present invention; <Tb> FIG. FIG. 12 is a side view of the outer portion of an airfoil having an outer damper and a tip winglet according to an alternative embodiment of the present invention; FIG. <Tb> FIG. FIG. 13 is a perspective view of the airfoil tip of the blade of FIG. 12. FIG.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0028] Während die folgenden Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Typen von Verbrennungsturbinen beschrieben sein können, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf solch eine Verwendung eingeschränkt werden darf und, wenn nicht speziell darauf beschränkt, auf andere Typen von Verbrennungsturbinen anwendbar sein kann. Ferner wird man erkennen, dass bei der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung eine bestimmte Terminologie verwendet werden kann, um bestimmte Maschinenkomponenten innerhalb einer Gasturbine zu beschreiben. Wenn es möglich ist, wird eine in der Industrie übliche Terminologie verwendet und auf eine mit ihrer akzeptierten Bedeutung konforme Weise eingesetzt. Jedoch ist beabsichtigt, dass eine derartige Terminologie nicht eng ausgelegt wird, da es Fachleute erkennen werden, dass oft auf eine bestimmte Maschinenkomponente unter Verwendung einer anderen Terminologie Bezug genommen werden kann. Ausserdem kann auf das, was hierin als eine einzelne Komponente beschrieben ist, in anderem Kontext Bezug genommen werden, als bestünde es aus mehreren Komponenten, oder das, was hierin als mehrere Komponenten enthaltend beschrieben sein kann, kann anderswo als ein Einzelteil bezeichnet sein. An sich sollte für das Verständnis des Umfangs der vorliegenden Erfindung nicht nur auf die spezielle Terminologie, sondern auch auf begleitende Beschreibung, den Kontext sowie auf den Aufbau, die Konfiguration, Funktion und/oder den Gebrauch der Komponente, insbesondere wie in den beigefügten Ansprüchen vorgesehen sein kann, geachtet werden. While the following examples of the present invention may be described with reference to certain types of combustion turbines, those skilled in the art will recognize that the present invention is not to be limited to such use and, if not particularly limited, to others Types of combustion turbines may be applicable. Furthermore, it will be appreciated that in the description of the present application, certain terminology may be used to describe particular engine components within a gas turbine engine. Whenever possible, industry-standard terminology is used and used in a manner consistent with its accepted meaning. However, it is intended that such terminology will not be construed narrowly, as those skilled in the art will recognize that often reference may be made to a particular machine component using a different terminology. Furthermore, what is described herein as a single component may be referred to in another context as if composed of multiple components, or what may be described herein as containing multiple components, may be referred to elsewhere as a single part. As such, for the understanding of the scope of the present invention, it is intended to be limited to not only the specific terminology but also the accompanying description, context, and structure, configuration, function, and / or use of the component, particularly as set forth in the appended claims can be respected.

[0029] Einige beschreibende Ausdrücke können hierin regelmässig verwendet werden, und es kann hilfreich sein, diese Begriffe eingangs dieses Abschnitts zu definieren. Dementsprechend sind, wenn nicht anders beschrieben ist, diese Begriffe und ihre Definitionen wie folgt. In dem hierin verwendeten Sinne sind «stromabwärts» und «stromaufwärts» Ausdrücke, die eine Richtung relativ zu einer Strömung eines Fluids, wie z.B. des Arbeitsfluids durch den Verdichter-, Brennkammer- und Turbinenabschnitt einer Gasturbine oder der Kühlmittelströmung durch ein der Komponentensysteme der Turbine anzeigen. Der Ausdruck «stromabwärts» entspricht der Richtung der Fluidströmung, während sich der Ausdruck «stromaufwärts» auf die entgegengesetzte Richtung oder Gegenrichtung zu der Fluidströmung bezieht. Die Ausdrücke «vordere(r, s)» und «hintere (r, s)» beziehen sich, ohne weitere Spezifität, auf Richtungen bezüglich der Ausrichtung der Gasturbine, wobei sich «vordere(r, s)» auf das vordere oder Verdichterende der Gasturbine bezieht, während sich «hintere(r, s)» auf das hintere oder Turbinenende der Gasturbine bezieht. Ausserdem werden bei einer gegebenen Konfiguration einer Gasturbine um eine Mittelachse sowie dergleichen Art einer Konfiguration bei einigen Komponentensystemen, wahrscheinlich Ausdrücke, die eine Position relativ zu einer Achse beschreiben, verwendet. In dieser Hinsicht wird erkannt werden, dass der Ausdruck «radial» eine Bewegung oder Position senkrecht zu einer Achse bezeichnet. Hiermit einhergehend, kann es erforderlich sein, eine relative Entfernung von der Mittelachse zu beschreiben. Falls in diesem Fall eine erste Komponente beispielsweise näher an der Achse liegt als eine zweite Komponente, wird hierin angegeben, dass sich die erste Komponente «radial innen» oder «innenliegend» von der zweiten Komponente befindet. Falls andererseits die erste Komponente weiter entfernt von der Achse als die zweite Komponente liegt, kann hierin angegeben werden, dass sich die erste Komponente «radial aussen» oder «aussenliegend» von der zweiten Komponente befindet. Ausserdem wird man erkennen, dass sich der Ausdruck «axial» auf eine Bewegung oder Position parallel zu einer Achse bezieht. Und schliesslich bezieht sich der Ausdruck «Umfangs-» oder «in Umfangsrichtung» auf eine Bewegung oder Position um eine Achse herum. Some descriptive terms may be used regularly herein, and it may be helpful to define those terms at the beginning of this section. Accordingly, unless otherwise described, these terms and their definitions are as follows. As used herein, "downstream" and "upstream" are terms that are one direction relative to a flow of a fluid, such as a fluid. of the working fluid through the compressor, combustor and turbine section of a gas turbine or the coolant flow through one of the component systems of the turbine. The term "downstream" corresponds to the direction of fluid flow, while the term "upstream" refers to the opposite or opposite direction to the fluid flow. The terms "front (r, s)" and "rear (r, s)" refer, without further specificity, to directions with respect to the orientation of the gas turbine, with "front (r, s)" at the front or compressor end of the gas turbine Gas turbine refers, while "rear (r, s)" refers to the rear or turbine end of the gas turbine. In addition, given a gas turbine's configuration about a central axis, as well as the like type of configuration, some component systems, probably expressions that describe a position relative to an axis, are used. In this regard, it will be appreciated that the term "radial" refers to a movement or position perpendicular to an axis. Along with this, it may be necessary to describe a relative distance from the central axis. In this case, if, for example, a first component is closer to the axis than a second component, it is stated herein that the first component is "radially inward" or "inboard" of the second component. On the other hand, if the first component is farther from the axis than the second component, it may be stated herein that the first component is "radially outward" or "outboard" from the second component. In addition, it will be appreciated that the term "axial" refers to a movement or position parallel to an axis. Finally, the term "circumferential" or "circumferential" refers to a movement or position about an axis.

[0030] Zum Hintergrund veranschaulichen unter Bezugnahme auf die Figuren die Fig. 1 bis 3 eine beispielhafte Verbrennungsturbine, in der Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung eingesetzt werden können. Für den Fachmann versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art der Verwendung beschränkt ist. Wie erwähnt, kann die vorliegende Erfindung bei Verbrennungsturbinen, wie Gasturbinen, die bei der Energieerzeugung und in Flugzeugen Verwendung finden, in Dampfturbinen und anderen Arten von Rotationsmaschinen eingesetzt werden. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Verbrennungsturbine 10. Verbrennungsturbinen arbeiten allgemein in der Weise, dass sie Energie aus einem unter Druck gesetzten Heissgasstrom entziehen, der durch die Verbrennung eines Brennstoffs in einem Strom verdichteter Luft erzeugt wird. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Verbrennungsturbine 10 mit einem Axialverdichter 11, der mittels einer gemeinsamen Welle oder eines gemeinsamen Rotors an einen stromabwärtigen Turbinenabschnitt oder eine Turbine 13 angekoppelt ist, und einer Brennkammer 12 eingerichtet sein, die zwischen dem Verdichter 11 und der Turbine 13 angeordnet ist. By way of background, with reference to the figures, Figs. 1 to 3 illustrate an exemplary combustion turbine in which embodiments of the present application may be employed. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to this type of use. As mentioned, the present invention can be applied to combustion turbines, such as gas turbines used in power generation and in aircraft, in steam turbines and other types of rotary machines. FIG. 1 is a schematic diagram of a combustion turbine 10. Combustion turbines generally operate by extracting energy from a pressurized hot gas stream generated by the combustion of a fuel in a stream of compressed air. As shown in FIG. 1, the combustion turbine 10 may be configured with an axial compressor 11 coupled to a downstream turbine section or turbine 13 by means of a common shaft or rotor and a combustion chamber 12 connected between the compressor 11 and the compressor Turbine 13 is arranged.

[0031] Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines beispielhaften mehrstufigen Axialverdichters 11, der in der Verbrennungsturbine nach Fig. 1 verwendet werden kann. Wie dargestellt, kann der Verdichter 11 mehrere Stufen aufweisen. Jede Stufe kann eine Reihe von Verdichterlaufschaufeln 14 aufweisen, der eine Reihe von Verdichterleitschaufeln 15 folgt. Auf diese Weise kann eine erste Stufe eine Reihe Verdichterlaufschaufeln 14 aufweisen, die um eine Mittelwelle umlaufen, und auf die eine Reihe Verdichterleitschaufeln 15 folgen, die während des Betriebs stationär bleiben. Die Verdichterleitschaufeln 15 sind allgemein in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und rings um die Drehachse herum ortsfest. Die Verdichterlaufschaufeln 14 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und an der Welle befestigt; wenn im Betrieb die Welle umläuft, laufen die Verdichterlaufschaufeln 14 an dieser mit um. Wie der Fachmann erkennen wird, sind die Verdichterlaufschaufeln 14 so eingerichtet, dass sie beim Umlaufen an der Welle der Luft oder dem Fluid, die bzw. das durch den Verdichter 11 strömt, kinetische Energie verleihen. Der Verdichter 11 kann neben den in Fig. 2 veranschaulichten Stufen weitere Stufen aufweisen. Zusätzliche Stufen können eine Anzahl in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Verdichterlaufschaufeln 14 beinhalten, denen mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Verdichterleitschaufeln 15 folgen. FIG. 2 shows a view of an exemplary multi-stage axial compressor 11 that may be used in the combustion turbine of FIG. 1. As shown, the compressor 11 may have multiple stages. Each stage may include a series of compressor blades 14 followed by a series of compressor blades 15. In this way, a first stage may comprise a series of compressor blades 14 which revolve around a central shaft and are followed by a series of compressor stator vanes 15 which remain stationary during operation. The compressor vanes 15 are generally circumferentially spaced from each other and fixed around the axis of rotation. The compressor blades 14 are circumferentially spaced from each other and secured to the shaft; when in operation rotates the shaft, run the compressor blades 14 at this with. As those skilled in the art will appreciate, the compressor blades 14 are configured to impart kinetic energy when circulating on the shaft of the air or fluid flowing through the compressor 11. The compressor 11 may have further stages besides the stages illustrated in FIG. Additional stages may include a plurality of circumferentially spaced compressor blades 14 followed by a plurality of circumferentially spaced compressor stator vanes 15.

[0032] Fig. 3 veranschaulicht eine Teilansicht eines beispielhaften Turbinenabschnitts oder einer Turbine 13, der bzw. die in der Verbrennungsturbine nach Fig. 1 verwendet werden kann. Die Turbine 13 kann ebenfalls mehrere Stufen beinhalten. Es sind drei beispielhafte Stufen veranschaulicht, aber es können mehr oder weniger Stufen in der Turbine 13 vorhanden sein. Eine erste Stufe beinhaltet mehrere Turbinenschaufeln oder Turbinenlaufschaufeln 16, die im Betrieb um die Welle umlaufen, und mehrere Leitapparate oder Turbinenleitschaufeln 17, die während des Betriebes stationär bleiben. Die Turbinenleitschaufein 17 sind allgemein in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und rings um die Drehachse ortsfest. Die Turbinenlaufschaufeln 16 können auf einem (nicht dargestellten) Turbinenlaufrad oder einer Turbinenlaufscheibe angeordnet sein, so dass sie an der (nicht dargestellten) Welle umlaufen. Ausserdem ist eine zweite Stufe der Turbine 13 dargestellt. Die zweite Stufe enthält in gleicher Weise mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Turbinenleitschaufein 17, auf die jeweils mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Turbinenlaufschaufeln 16 folgen, die ebenfalls auf einem Turbinenlaufrad drehfest angeordnet sind. Weiterhin ist eine dritte Stufe dargestellt, und diese enthält in ähnlicher Weise mehrere Turbinenleitschaufeln 17 und Laufschaufeln 16. Es versteht sich, dass die Turbinenleitschaufein 17 und die Turbinenlaufschaufeln 16 in dem Heissgaspfad in der Turbine 13 liegen. Die Strömungsrichtung der Heissgase durch den Heissgaspfad ist durch einen Pfeil angezeigt. Für den Fachmann versteht es sich, dass die Turbine 13 ausser den in Fig. 3 dargestellten Stufen noch weitere Stufen aufweisen kann. Jede zusätzliche Stufe kann eine Reihe Turbinenleitschaufein 17 beinhalten, auf die eine Reihe Turbinenlaufschaufeln 16 folgt. FIG. 3 illustrates a partial view of an exemplary turbine section or turbine 13 that may be used in the combustion turbine of FIG. 1. The turbine 13 may also include multiple stages. Three exemplary stages are illustrated, but there may be more or fewer stages in the turbine 13. A first stage includes a plurality of turbine blades or vanes 16 that rotate around the shaft in operation and a plurality of nozzles or turbine vanes 17 that remain stationary during operation. The turbine nozzles 17 are generally circumferentially spaced from each other and fixed about the axis of rotation. The turbine blades 16 may be disposed on a turbine runner (not shown) or a turbine runner so as to rotate on the shaft (not shown). In addition, a second stage of the turbine 13 is shown. The second stage likewise includes a plurality of circumferentially spaced turbine nozzles 17, each followed by a plurality of circumferentially spaced apart turbine rotor blades 16, also rotatably mounted on a turbine runner. Furthermore, a third stage is shown and similarly includes a plurality of turbine vanes 17 and blades 16. It is understood that the turbine nozzle 17 and the turbine blades 16 are in the hot gas path in the turbine 13. The flow direction of the hot gases through the hot gas path is indicated by an arrow. It will be understood by those skilled in the art that the turbine 13 may have other stages than the stages shown in FIG. Each additional stage may include a row of turbine nozzles 17 followed by a row of turbine blades 16.

[0033] Im Einsatz kann eine Umlaufbewegung der Verdichterlaufschaufeln 14 in dem Axialverdichter 11 einen Luftstrom verdichten. In der Brennkammer 12 kann, wenn verdichtete Luft mit einem Brennstoff vermischt und gezündet wird, Energie freigesetzt werden. Der sich ergebende Strom heisser Gase aus der Brennkammer 12, die als das Arbeitsfluid bezeichnet werden können, wird sodann über die Turbinenlaufschaufeln 16 geleitet, wobei der Arbeitsfluidstrom die Umlaufbewegung der Turbinenlaufschaufeln 16 um die Welle hervorruft. Dadurch wird die Energie des Arbeitsfluidstroms in mechanische Energie der umlaufenden Schaufeln und, wegen der Verbindung zwischen den Laufschaufeln und der Welle, der umlaufenden Welle umgesetzt. Die mechanische Energie der Welle kann dann dazu verwendet werden, die Verdichterlaufschaufeln 14 derart drehend anzutreiben, dass die erforderliche Zufuhr verdichteter Luft erzeugt wird, und beispielsweise auch einen Generator drehend anzutreiben, um Elektrizität zu erzeugen. In use, an orbital motion of the compressor blades 14 in the axial compressor 11 may compress an airflow. In the combustion chamber 12, when compressed air is mixed with a fuel and ignited, energy can be released. The resulting stream of hot gases from the combustor 12, which may be referred to as the working fluid, is then directed over the turbine blades 16, the working fluid stream causing the turbine blades 16 to revolve about the shaft. Thereby, the energy of the working fluid flow is converted into mechanical energy of the rotating blades and, because of the connection between the blades and the shaft, the rotating shaft. The mechanical energy of the shaft may then be used to rotationally drive the compressor blades 14 to produce the required supply of compressed air and, for example, also to rotationally drive a generator to generate electricity.

[0034] Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel 16, die ein Spitzendeckband 37 von herkömmlicher Konstruktion aufweist. Die Turbinenlaufschaufel 16 enthält allgemein einen Fuss 21, der Mittel enthalten kann, mit Hilfe derer die Laufschaufel 16 an eine Laufscheibe 41 befestigt ist (wie in Fig. 6 gezeigt), wie z.B. einen axialen Schwalbenschwanz, der zur Befestigung in einem zugehörigen Schwalbenschwanzschlitz in dem Umfang der Laufscheibe 41 eingerichtet ist. Der Fuss 21 kann einen Schaft enthalten, der sich zwischen dem Schwalbenschwanz und einer Plattform 24 erstreckt, wobei die Plattform 24 an der Verbindung des Schaufelblatts 25 mit dem Fuss 21 angeordnet ist. Die Plattform 24 definiert einen Abschnitt der inneren Begrenzung des Strömungspfads durch die Turbine 10. Das Schaufelblatt 25 ist die aktive Komponente der Laufschaufel 16, die die Strömung des Arbeitsfluids auffängt und eine Rotation der Laufscheibe 41 herbeiführt. An der äusseren Spitze der Laufschaufel 16 kann, wie dargestellt, ein Spitzendeckband 37 angeordnet sein. Das Spitzendeckband 37 ist im Wesentlichen eine sich axial und in Umfangsrichtung erstreckende ebene Komponente, die oben auf das Schaufelblatt 25 aufgesetzt ist und durch dieses getragen wird. Wie gezeigt, kann entlang der Oberseite des Spitzendeckbands 37 eine oder können mehrere Dichtungsleisten 38 angeordnet sein. Allgemein ragen die Dichtungsleisten 38 von der äusseren Oberfläche des Spitzendeckbands 37 radial nach aussen vor, und sie erstrecken sich in Umfangsrichtung zwischen gegenüberliegenden Enden des Spitzendeckbands 37 in die allgemeine Drehrichtung. Die Dichtungsleisten 38 sind ausgebildet, um eine Strömung von Arbeitsfluid durch den Spalt zwischen dem Spitzendeckband 37 und der inneren Fläche der umgebenden stationären Komponenten der Turbine 13 zu verhindern. Wie nachstehend detaillierter beschrieben, können die Spitzendeckbänder 37 mit Kontaktflächen 55 derart ausgebildet sein, dass die Deckbänder an benachbarten Laufschaufeln einander berühren oder miteinander Im Eingriff stehen, was gewöhnlich eine Schwingung in der Anordnung dämpft und die Lebensdauer der Laufschaufel 16 verlängert. (Es ist zu beachten, dass, obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung auf Turbinenlaufschaufeln 16 gerichtet ist, es verstanden wird, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung auf Verdichterlaufschaufeln 14 anwendbar sein können und dass, wenn nicht anders angegeben, die vorliegende Erfindung derart verstanden werden soll, dass sie auf jeden Typ von Laufschaufeln 14, 16 anwendbar ist.) Fig. 4 is a perspective view of an exemplary turbine blade 16 having a tip shroud 37 of conventional construction. The turbine bucket 16 generally includes a foot 21 which may include means by which the bucket 16 is attached to a running disk 41 (as shown in Fig. 6), e.g. an axial dovetail adapted to be mounted in an associated dovetail slot in the circumference of the runner plate 41. The foot 21 may include a shaft extending between the dovetail and a platform 24, the platform 24 being disposed at the junction of the airfoil 25 with the foot 21. The platform 24 defines a portion of the inner boundary of the flow path through the turbine 10. The airfoil 25 is the active component of the bucket 16, which catches the flow of the working fluid and causes rotation of the rotor disk 41. As shown, a tip shroud 37 may be disposed on the outer tip of the blade 16. The tip shroud 37 is substantially an axially and circumferentially extending planar component which is mounted on top of the airfoil 25 and supported thereby. As shown, one or more sealing strips 38 may be disposed along the top of the tip shroud 37. Generally, the weather strips 38 protrude radially outwardly from the outer surface of the tip shroud 37 and extend circumferentially between opposite ends of the tip shroud 37 in the general direction of rotation. The weather strips 38 are configured to prevent a flow of working fluid through the gap between the tip shroud 37 and the inner surface of the surrounding stationary components of the turbine 13. As described in more detail below, the tip shrouds 37 may be formed with contact surfaces 55 such that the shrouds on adjacent blades contact or engage each other, which typically damps vibration in the assembly and prolongs the life of the bucket 16. (It is to be noted that while a preferred embodiment of the present application is directed to turbine blades 16, it is understood that aspects of the present invention may be applicable to compressor blades 14 and that unless otherwise indicated, the present invention is to be understood should be applicable to any type of blades 14, 16.)

[0035] Fig. 5 liefert eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel 16, die einen Dämpferkragen 51 aufweist, welche mit einem gleichartig ist, der bei den Laufschaufeln 16 verwendet werden kann, die innere strukturelle Konfigurationen gemäss der vorliegenden Erfindung aufweisen, wie nachstehend detailliert beschrieben. Wie auf dem Fachgebiet bekannt, kann ein Dämpfer oder ein Dämpferkragen 51, wie z.B. einer, der gezeigt ist, verwendet werden, um benachbarte Laufschaufeln 16 miteinander zu verbinden. Das Verbinden von benachbarten Laufschaufeln 16 kann über eine Kragen-Kragen-Verbindungsstelle 54 (die in Fig. 7 gezeigt ist) erfolgen, an der eine Druckseitenkontaktflache 55 und eine Saugseitenkontaktflache 56 einander berühren. Dieses Verbinden von Laufschaufeln 16 auf diese Weise neigt dazu, die Eigenfrequenz der Anordnung zu erhöhen und Betriebsschwingungen zu dämpfen, was bedeutet, dass die Laufschaufeln 16 im Betrieb geringerer mechanischer Belastung ausgesetzt sind und sich langsamer verschlechtern. Die Kragen 51 fügen jedoch der Anordnung Gewicht hinzu, was dazu neigt, einige dieser Vorteile zunichte zu machen, insbesondere dann, wenn der Kragen an der äusseren Spitze 41 der Laufschaufel 16 angeordnet ist. Wie vorstehend beschrieben, besteht eine Möglichkeit, den Einfluss des zusätzlichen Gewichts des Kragens zu mindern, darin, den Kragen an dem Schaufelblatt 25 niedriger anzuordnen, wie in Fig. 5 gezeigt. An diesem niedrigeren (oder mehr innen angeordneten) Radius, verursacht die Masse des Dämpferkragens 51 eine Reduktion der auf die Laufschaufel ausgeübten Last. Ein Dämpferkragen hinterlässt jedoch Abschnitte des Schaufelblatts, die uneingeschränkt sind, d.h. den Abschnitt des Schaufelblatts 25, der sich von dem Dämpferkragen 51 aus nach aussen erstreckt, und dieser freitragende Abschnitt des Schaufelblatts 25 hat im Betrieb eine niedrigere Eigenfrequenz und erhöhte Schwingungsantwort zur Folge, was, wie ausgeführt, eine Beschädigung an den Laufschaufeln und der Turbine vergrössern kann. Fig. 5 provides a perspective view of an exemplary turbine blade 16 having a damper collar 51 similar to one that may be used on the rotor blades 16 having interior structural configurations according to the present invention, as described in detail below , As known in the art, a damper or damper collar 51, such as shown in FIG. one shown is used to connect adjacent blades 16 together. The bonding of adjacent blades 16 may occur via a collar-and-collar interface 54 (shown in FIG. 7) where a pressure-side contact surface 55 and a suction-side contact surface 56 contact each other. This connection of blades 16 in this manner tends to increase the natural frequency of the assembly and dampen operating vibrations, which means that the blades 16 are subjected to less mechanical stress during operation and degrade more slowly. However, the collars 51 add weight to the assembly, tending to nullify some of these benefits, particularly when the collar is located on the outer tip 41 of the bucket 16. As described above, one way to reduce the influence of the added weight of the collar is to lower the collar on the airfoil 25, as shown in FIG. At this lower (or more internal) radius, the mass of the damper collar 51 causes a reduction in the load applied to the blade. However, a damper collar leaves portions of the airfoil that are unrestricted, i. the portion of the airfoil 25 that extends outwardly from the damper collar 51, and this cantilevered portion of the airfoil 25 results in a lower natural frequency and increased vibration response during operation, which increases damage to the blades and turbine as discussed can.

[0036] Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht von Laufschaufeln 16 mit Dämpferkragen 51, wie sie in einem installierten Zustand angeordnet sein könnten. Fig. 7 liefert eine Draufsicht derselben installierten Anordnung. Wie gezeigt, sind die Dämpferkragen 51 eingerichtet, um mit den Kragen 51 der Laufschaufeln 16, die sich benachbart zu ihnen befinden, verbunden zu sein oder in Eingriff zu kommen. Diese Verbindung oder dieser Eingriff kann, wie gezeigt, an den Kragen-Kragen-Verbindungsstellen 54 zwischen der Druckseitenkontaktfläche 55 und der Saugseitenkontaktfläche 56 stattfinden. Fig. 6 is a perspective view of blades 16 with damper collars 51 as they could be arranged in an installed condition. Fig. 7 provides a plan view of the same installed assembly. As shown, the damper collars 51 are configured to be connected or engaged with the collars 51 of the blades 16 adjacent thereto. This connection or engagement may, as shown, occur at the collar-collar joints 54 between the pressure side contact surface 55 and the suction side contact surface 56.

[0037] Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Laufschaufel 16, die ein Spitzendeckband 37 einer herkömmlichen Konstruktion aufweist. Es wird erkannt, dass die Masse, die das Spitzendeckband dem äusseren Abschnitt des Schaufelblatts hinzufügt, die im Betrieb auf eine rotierende Schaufel wirkenden mechanischen Kräfte deutlich erhöht. Um diesen zusätzlichen Lasten standzuhalten, sind herkömmliche Laufschaufeln mit Schaufelblattstrukturen gestaltet, die durch Erhöhung der Breite der Schaufelblattbasis (d.h. der Entfernung, die mit dem Bezugszeichen 61 angezeigt ist) verstärkt sind. Mit der Zeit führt die erhöhte Zugkraft, die sich infolge des Gewichts des Spitzendeckbands ergibt, jedoch zu Schaufelblattkriechen, was eine allgemeine Streckung entlang ihrer Länge (d.h. der Entfernung, die mit dem Bezugszeichen 63 angezeigt ist) ist. Diese erhöhte Länge muss im Laufe der Lebensdauer der Laufschaufel berücksichtigt werden, wenn die Abstände zwischen den äusseren Spitzen der Laufschaufel und der diese umgebenden stationären Struktur (d.h. der Spalt, der mit dem Bezugszeichen 64 angezeigt ist) entworfen werden. Es wird erkannt, dass dies notwendigerweise grössere Spaltabstände zur Folge hat, was, da grössere Abstände erhöhte Leckageniveaus zur Folge haben, die Effizienz der Turbine negativ beeinflusst. Fig. 8 is a side view of an exemplary blade 16 having a tip shroud 37 of conventional construction. It will be appreciated that the mass that the tip shroud adds to the outer portion of the airfoil significantly increases the mechanical forces applied to a rotating airfoil during operation. To withstand these additional loads, conventional blades are designed with airfoil structures that are reinforced by increasing the width of the airfoil base (i.e., the distance indicated by reference numeral 61). Over time, however, the increased tensile force resulting from the weight of the tip shroud creeps to airfoil, which is a general stretch along its length (i.e., the distance indicated by reference numeral 63). This increased length must be taken into account over the life of the blade as the distances between the outer tips of the blade and the surrounding stationary structure (i.e., the gap indicated by reference numeral 64) are designed. It is recognized that this necessarily results in larger gap distances, which, as larger distances result in increased leakage levels, adversely affects turbine efficiency.

[0038] Fig. 9 bis 13 veranschaulichen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 9 dargestellt, beschreibt die vorliegende Erfindung ein Schaufelblatt 25, das Zweifach-Dämpferkragen aufweist: einen äusseren Dämpferkragen 52 und einem inneren Dämpferkragen 53. Diese Anordnung weist vielfache Vorteile auf, einschliesslich einer reduzierten Spitzenmasse, da ein Teil dieser Masse enger an die Drehachse verlagert ist, was die mechanische Belastung auf das Schaufelblatt reduziert. Diese Lastreduktion ermöglicht eine Reduktion der Breite des Schaufelblatts, wie in Fig. 9 angezeigt. Die Reduktion der Belastung ermöglicht ausserdem engere ursprüngliche Spaltabstände zwischen der Laufschaufel und einer stationären Struktur, da das Schaufelblatt im Betrieb eine geringere Verlängerung erfahren wird. Die reduzierte mechanische Zugkraft auf die Laufschaufel kann auch längere Schaufellebensdauer sowie kleinere Schwalbenschwanzbreiten ermöglichen, was Kosten weiter reduzieren kann, da die Gesamtgrösse der Laufschaufel reduziert wird. Zusätzlich führt die vorliegende Erfindung zu engeren Abständen und verbesserter aerodynamischer Leistung verglichen mit herkömmlichen gezackten Spitzendeckbändern, was, wie nachstehend beschrieben, mit der Hinzufügung eines Winglets 70 weiter verbessert werden kann. Figs. 9 to 13 illustrate various aspects of the present invention. As shown in Figure 9, the present invention describes an airfoil 25 having dual damper collars: an outer damper collar 52 and an inner damper collar 53. This arrangement has multiple advantages, including a reduced peak mass, because a portion of this mass is tighter the axis of rotation is displaced, which reduces the mechanical load on the blade. This load reduction allows a reduction in the width of the airfoil as indicated in FIG. 9. The reduction in stress also allows for tighter initial gap distances between the blade and a stationary structure as the airfoil will experience less elongation during operation. The reduced mechanical tensile force on the blade also allows longer blade life and smaller dovetail widths, which can further reduce costs by reducing the overall size of the blade. In addition, the present invention results in closer pitches and improved aerodynamic performance compared to conventional jagged tip shrouds, which can be further improved as described below with the addition of a winglet 70.

[0039] Die Zweifach-Dämpferkragen der vorliegenden Erfindung können, wie erwähnt, einen inneren Dämpferkragen 53 und einen äusseren Dämpferkragen 52 enthalten, wobei der innere Dämpferkragen radial innen bezüglich des äusseren Dämpfers 52 angeordnet ist. Wie gezeigt, kann jeder der Dämpferkragen ein schmäleres axiales Profil aufweisen als andere herkömmliche Kragen, was in einer bevorzugten Ausführungsform weniger als die Hälfte der axialen Breite des Schaufelblatts an der radialen Höhe des Dämpferkragens beträgt. As mentioned, the dual damper collars of the present invention may include an inner damper collar 53 and an outer damper collar 52 with the inner damper collar disposed radially inward of the outer damper 52. As shown, each of the damper collars may have a narrower axial profile than other conventional collars, which in a preferred embodiment is less than half the axial width of the airfoil at the radial height of the damper collar.

[0040] Der innere Dämpferkragen 53 kann als ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Vorsprung eingerichtet sein, der von einer oder von beiden von der Druckseitenwand 26 und der Saugseitenwand 27 des Schaufelblatts 25 vorragt. In ähnlicher Weise kann der äussere Dämpferkragen 52 als ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Vorsprung eingerichtet sein, der aus einer oder aus beiden von der Druckseitenwand 26 und der Saugseitenwand 27 des Schaufelblatts 25 vorragt. Wie vorstehend beschrieben, kann jeder der Dämpferkragen eingerichtet sein, um mit einem Dämpferkragen, der nach der Installation auf einer oder auf beiden benachbarten Laufschaufeln ausgebildet ist, im Eingriff zu stehen. Es wird erkannt, dass die zweifachen Kontaktpunkte, die die vorliegende Erfindung ermöglicht, verwendet werden können, um im Betrieb die Schwingungsantwort der Laufschaufel vorteilhaft zu begrenzen. Dementsprechend kann jeder von dem inneren Dämpferkragen 53 und dem äusseren Dämpferkragen 52 Druckseitenkontaktflachen 55 an entfernten Enden jedes Umfangsvorsprungs auf der Druckseite des Schaufelblatts 25 enthalten. In ähnlicher Weise kann jeder von dem inneren Dämpferkragen 53 und dem äusseren Dämpferkragen 52 Saugseitenkontaktflachen 56 an entfernten Enden jedes Umfangvorsprungs auf der Saugseite des Schaufelblatts 25 enthalten. Es wird erkannt werden, dass bei dieser gegebenen Konfiguration die beiden Druckseitenkontaktflachen 55 eines bestimmten Schaufelblatts 25 mit den zwei Saugseitenkontaktflächen 56 des benachbarten Schaufelblatts 25 im Eingriff stehen können, das an einer Seiten von diesem angeordnet ist, und die zwei Saugseitenkontaktflachen 56 mit den zwei Druckseitenkontaktflachen 55 des benachbarten Schaufelblatts 25 im Eingriff stehen können, das auf der anderen Seiten von diesem angeordnet ist. The inner damper collar 53 may be configured as a circumferentially extending projection projecting from either or both of the pressure sidewall 26 and the suction sidewall 27 of the airfoil 25. Similarly, the outer damper collar 52 may be configured as a circumferentially extending protrusion protruding from either or both of the pressure sidewall 26 and the suction sidewall 27 of the airfoil 25. As described above, each of the damper collars may be configured to engage a damper collar formed on one or both adjacent blades after installation. It will be appreciated that the dual contact points enabled by the present invention can be used to advantageously limit the vibration response of the blade during operation. Accordingly, each of the inner damper collar 53 and the outer damper collar 52 may include pressure-side contact surfaces 55 at distal ends of each circumferential protrusion on the pressure side of the airfoil 25. Similarly, each of the inner damper collar 53 and the outer damper collar 52 may include suction side contact surfaces 56 at distal ends of each circumferential projection on the suction side of the airfoil 25. It will be appreciated that in this given configuration, the two pressure side contact surfaces 55 of a particular airfoil 25 may engage the two suction side contact surfaces 56 of the adjacent airfoil 25 disposed on one side thereof and the two suction side contact surfaces 56 having the two pressure side contact surfaces 55 of the adjacent airfoil 25 can be engaged, which is arranged on the other side of this.

[0041] Wie in Fig. 9 angezeigt, kann der äussere Dämpferkragen 52 in der Nähe der äusseren Spitze 41 des Schaufelblatts 25 angeordnet werden, während der innere Dämpferkragen 53 in der Nähe des radialen Mittenbereichs des Schaufelblatts 25 angeordnet sein kann. In einer alternativen Ausführungsform ist der äussere Dämpferkragen 52 knapp innen von der äusseren Spitze 41 des Schaufelblatts 25 angeordnet, und der innere Dämpferkragen 53 ist ungefähr in der radialen Mitte des Schaufelblatts 25 angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist die radiale Positionierung des inneren und des äusseren Dämpferkragens 52 bzw. 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen definiert, die bezüglich des Schaufelblatts 25 definiert sind. In solch einer Ausführungsform kann der innere Dämpferkragen 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 25% einer radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äusseren Begrenzung bei 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist, und der äussere Dämpferkragen 52 kann ausserhalb einer inneren Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann der innere Dämpferkragen 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äusseren Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist, und der äussere Dämpferkragen 52 kann innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äusseren Begrenzung bei 95% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der innere Dämpferkragen 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äusseren Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist, und der äussere Dämpferkragen 52 kann ausserhalb einer inneren Begrenzung bei 90% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 angeordnet sein. As indicated in FIG. 9, the outer damper collar 52 may be disposed near the outer tip 41 of the airfoil 25, while the inner damper collar 53 may be disposed near the radial center region of the airfoil 25. In an alternative embodiment, the outer damper collar 52 is disposed just inside of the outer tip 41 of the airfoil 25, and the inner damper collar 53 is disposed approximately in the radial center of the airfoil 25. In another embodiment, the radial positioning of the inner and outer damper collars 52 and 53, respectively, is defined within a range of radial heights defined with respect to the airfoil 25. In such an embodiment, the inner damper collar 53 may be disposed within a range of radial heights defined between an inner boundary at 25% of a radial height of the airfoil 25 and an outer boundary at 75% of the radial height of the airfoil 25, and the outer Damper collar 52 may be located outside an inner boundary at 60% of the radial height of the airfoil 25. In an alternative embodiment, the inner damper collar 53 may be disposed within a range of radial heights defined between an inner boundary at 40% of a radial height of the airfoil 25 and an outer boundary at 60% of the radial height of the airfoil 25, and the outer Damper collar 52 may be disposed within a range of radial heights defined between an inner boundary at 75% of the radial height of the airfoil 25 and an outer boundary at 95% of the radial height of the airfoil 25. In another preferred embodiment, the inner damper collar 53 may be disposed within a range of radial heights defined between an inner boundary at 40% of a radial height of the airfoil 25 and an outer boundary at 60% of the radial height of the airfoil 25, and FIG outer damper collar 52 may be located outside an inner boundary at 90% of the radial height of the airfoil 25.

[0042] Gemäss weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die äussere Spitze 41 des Schaufelblatts 25 ein Winglet 70 aufweisen, wie in den Fig. 10 bis 13 veranschaulicht. Wie hierin verwendet, enthält ein Winglet 70 eine Aufweitung der äusseren Spitze 41 des Schaufelblatts 25. Wie in Fig. 11 und 12 angezeigt, erfolgt die Aufweitung innerhalb eines schmalen radialen Abschnitts, der an einer Seite direkt an die äussere Spitze 41 angrenzt. Es wird erkannt, dass das Winglet 70 derart beschrieben werden kann, dass es eine innere Kante 71 und eine äussere Kante 72 enthält. Bei einer derartigen Beschreibung kann die äussere Aufweitung des Winglets 70 derart ausgerichtet sein, dass die Querschnittfläche an der inneren Kante 71 des Winglets 70 kleiner als diejenige an der äusseren Kante 72 des Winglets 70 ist. Wie angezeigt, kann die innere Kante 71 des Winglets 70 um einen festen Abstand von der äusseren Kante 72 versetzt werden, die, wie ausgeführt, die äussere Spitze 41 des Schaufelblatts 25 sein kann. According to further embodiments of the present invention, the outer tip 41 of the airfoil 25 may have a winglet 70, as illustrated in FIGS. 10 to 13. As used herein, a winglet 70 includes a widening of the outer tip 41 of the airfoil 25. As indicated in FIGS. 11 and 12, the expansion occurs within a narrow radial section that abuts directly on the outer tip 41 on one side. It will be appreciated that the winglet 70 may be described as including an inner edge 71 and an outer edge 72. In such description, the outer extent of the winglet 70 may be oriented such that the cross-sectional area at the inner edge 71 of the winglet 70 is smaller than that at the outer edge 72 of the winglet 70. As indicated, the inner edge 71 of the winglet 70 may be offset a fixed distance from the outer edge 72 which, as noted, may be the outer tip 41 of the airfoil 25.

[0043] Wie in Fig. 11 gezeigt, kann der äussere Dämpferkragen 52 von dem Winglet 70 radial beabstandet sein. In diesem Fall ist der äussere Dämpferkragen 52 nicht mit dem Winglet 70 verbunden, und jeder ist durch einen radialen Spalt getrennt. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform kann der äussere Dämpferkragen 52, wie in den Fig. 12 und 13 veranschaulicht, in dem Winglet 70 enthalten sein, d.h. der äussere Dämpferkragen 52 kann sich von dem Winglet 70 aus erstrecken und mit dem Winglet 70 an seiner Basis verbunden sein. Wie ebenfalls gezeigt, enthalten bevorzugte Ausführungsformen des Winglets 70 die äussere Kante, die eine scharfe Kante aufweist, die sich um den Umfang des Schaufelblatts 25 herum erstreckt. Wie am deutlichsten in den Fig. 12 und 13 angezeigt, enthält die äussere Aufweitung des Winglets 70 ferner vorzugsweise ein konkaves Oberflächenprofil 73. Andere Profile, wie z.B. ein lineares, sind ebenfalls möglich. As shown in FIG. 11, the outer damper collar 52 may be radially spaced from the winglet 70. In this case, the outer damper collar 52 is not connected to the winglet 70, and each is separated by a radial gap. In an alternative preferred embodiment, the outer damper collar 52 may be included in the winglet 70, as illustrated in FIGS. 12 and 13, i. the outer damper collar 52 may extend from the winglet 70 and be connected to the winglet 70 at its base. As also shown, preferred embodiments of the winglet 70 include the outer edge, which has a sharp edge that extends around the periphery of the airfoil 25. Further, as most clearly indicated in Figs. 12 and 13, the outer widening of the winglet 70 preferably includes a concave surface profile 73. Other profiles, e.g. a linear, are also possible.

[0044] Es wird erkannt werden, dass gemäss einigen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die vorliegende Erfindung eine Art und Weise schafft, mit der eine Schwingungsantwort von Turbinenlaufschaufeln reduziert werden kann, um schädigende mechanische Schwingungslasten zu begrenzen und gleichzeitig eine verbesserte aerodynamische/Leckage verhindernde Leistung zu ermöglichen. D.h., es wird verstanden, dass gemäss der vorliegenden Erfindung Eigenfrequenzen der Laufschaufelstruktur erhöht und schädigende Schwingungsantworten vermieden werden können, wodurch längere Turbinenschaufeln ermöglicht werden, die wiederum verwendet werden können, um grössere Verbrennungsturbinen zu ermöglichen, die höhere Ausgangsleistung und Effizienz aufweisen. Ausserdem kann die reduzierte Spitzenmasse, die durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird, und die reduzierte resultierende mechanische Zugkraft einen engeren Abstand zwischen der Laufschaufel und der umgebenden stationären Struktur ermöglichen. It will be appreciated that according to some embodiments described above, the present invention provides a manner in which vibration response of turbine blades can be reduced to limit damaging mechanical vibration loads while providing improved aerodynamic / leakage-preventing performance , That is, it is understood that, in accordance with the present invention, natural frequencies of the blade structure can be increased and damaging vibration responses avoided, thereby enabling longer turbine blades, which in turn can be used to accommodate larger combustion turbines having higher output power and efficiency. In addition, the reduced peak mass enabled by the present invention and the reduced resultant mechanical tensile force may allow for a closer clearance between the blade and the surrounding stationary structure.

[0045] Obwohl die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was derzeit als die praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, dürfte es sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass sie im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit abdecken soll, die in dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind. Although the invention has been described in conjunction with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it should be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiment, but on the contrary, various modifications and equivalent arrangements to be covered with the spirit and scope of the appended claims.

[0046] Eine Laufschaufel zur Verwendung in einer Turbine einer Verbrennungsturbine. Die Laufschaufel kann ein Schaufelblatt enthalten, das eine konkave Druckseitenwand und eine konvexe Saugseitenwand aufweist, die sich axial zwischen entsprechender Vorder- und Hinterkante und radial zwischen dem Fuss und einer äusseren Spitze erstrecken. Die Laufschaufel kann ferner Zweifach-Dämpferkragen enthalten, die an dem Schaufelblatt angeordnet sind. Jeder der Zweifach-Dämpferkragen kann eingerichtet sein, um nach der Installation mit einem zugehörigen Dämpferkragen an wenigstens einer benachbarten Laufschaufel im Eingriff zu stehen. A blade for use in a turbine of a combustion turbine. The bucket may include an airfoil having a concave pressure sidewall and a convex suction sidewall extending axially between respective leading and trailing edges and radially between the foot and an outer tip. The bucket may further include dual damper collars disposed on the airfoil. Each of the dual damper collars may be configured to engage an associated damper collar on at least one adjacent blade after installation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

[0047] <tb>Verbrennungsturbine<SEP>10 <tb>Kompressor<SEP>11 <tb>Brennkammer<SEP>12 <tb>Turbine<SEP>13 <tb>Verdichterlaufschaufel<SEP>14 <tb>Verdichterleitschaufel<SEP>15 <tb>Turbinenlaufschaufel<SEP>16 <tb>Turbinenleitschaufel<SEP>17 <tb>Fuss<SEP>21 <tb>Plattform<SEP>24 <tb>Schaufelblatt<SEP>25 <tb>Druckseitenwand<SEP>26 <tb>Saugseitenwand<SEP>27 <tb>Vorderkante<SEP>28 <tb>Hinterkante<SEP>29 <tb>Spitzendeckband<SEP>37 <tb>Dichtungsleiste<SEP>38 <tb>äussere Spitze<SEP>41 (des Schaufelblatts) <tb>Laufscheibe<SEP>43 <tb>Dämpfer<SEP>51 <tb>äusserer Dämpfer<SEP>52 <tb>innerer Dämpfer<SEP>53 <tb>Kragen-Kragen-Verbindungsstelle<SEP>54 <tb>Druckseitenkontaktfläche<SEP>55 <tb>Saugseitenkontaktfläche<SEP>56 <tb>stationärer Mantel<SEP>58 <tb>axiale Dicke der Basis.<SEP>61 (des Schaufelblatts) <tb>axiale Dicke der äusseren Spitze<SEP>62 (des Schaufelblatts) <tb>radiale Höhe<SEP>63 (des Schaufelblatts) <tb>Abstand<SEP>64 (zwischen dem Schaufelblatt und umgebender Struktur) <tb>Winglet<SEP>70 <tb>innere Kante<SEP>71 (des Winglets 70) <tb>äussere Kante<SEP>72 (des Winglets 70) <tb>Oberflächenprofil<SEP>73 (der äusseren Aufweitung)[0047] <Tb> combustion turbine <September> 10 <Tb> Compressor <September> 11 <Tb> combustion <September> 12 <Tb> Turbine <September> 13 <Tb> compressor blade <September> 14 <Tb> compressor stator <September> 15 <Tb> Turbine blade <September> 16 <Tb> turbine vane <September> 17 <Tb> foot <September> 21 <Tb> platform <September> 24 <Tb> blade <September> 25 <Tb> pressure sidewall <September> 26 <Tb> suction sidewall <September> 27 <Tb> leading edge <September> 28 <Tb> trailing edge <September> 29 <Tb> tip shroud <September> 37 <Tb> sealing strip <September> 38 <tb> outer tip <SEP> 41 (of the airfoil) <Tb> running disk <September> 43 <Tb> damper <September> 51 <tb> outer damper <SEP> 52 <tb> inner damper <SEP> 53 <Tb> Collar Collar junction <September> 54 <Tb> pressure side contact surface <September> 55 <Tb> Saugseitenkontaktfläche <September> 56 <tb> stationary jacket <SEP> 58 <tb> axial thickness of the base. <SEP> 61 (of the airfoil) axial thickness of the outer tip <SEP> 62 (of the airfoil) <tb> radial height <SEP> 63 (of the airfoil) <tb> distance <SEP> 64 (between the airfoil and the surrounding structure) <Tb> winglet <September> 70 <tb> inner edge <SEP> 71 (of the winglet 70) <tb> outer edge <SEP> 72 (of the winglet 70) <tb> Surface profile <SEP> 73 (outer widening)

Claims

A blade for use in a turbine of a combustion turbine, the blade having an airfoil extending from a connection with a foot, the airfoil including a concave pressure sidewall and a convex suction sidewall extending axially between respective leading and trailing edges and extending radially between the foot and an outer tip, the blade further comprising: Dual damper collars disposed on the airfoil; wherein each of the dual damper collars is configured to engage a corresponding dual damper collar on at least one adjacent blade after installation.

2. The blade of claim 1, wherein both of the dual damper collars have a position in or out of a radial center region of the airfoil; and wherein each of the dual damper collars has an axial thickness that is less than half an axial thickness that the airfoil has at a radial height of each of the damper collars.

3. A blade according to any preceding claim, wherein the dual damper collars include an inner damper collar and an outer damper collar, the inner damper collar having an inner position with respect to the outer damper collar; wherein the inner damper collar has a protrusion extending circumferentially from at least one of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; wherein the outer damper collar has a projection extending from at least one of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; and wherein the blade comprises a turbine blade.

4. A blade according to any one of the preceding claims 3, wherein: the inner damper collar has a projection extending circumferentially from each of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil; and the outer damper collar has a projection extending circumferentially from each of the pressure sidewall and the suction sidewall of the airfoil.

5. A blade according to any one of the preceding claims, wherein: each of the inner damper collar and the outer damper collar has pressure side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential protrusions extending from the pressure side wall of the airfoil; and each of the inner damper collar and the outer damper collar has suction side contact surfaces at distal ends of each of the circumferential protrusions extending from the suction side wall of the airfoil.

The blade according to claim 5, wherein the inner damper collar and the outer damper collar are arranged such that the pressure side contact surfaces correspond to the suction side contact surfaces so as to form a joint therebetween when the blade has an installed position between adjacent rotor blades having the same construction as having the blade; and / or wherein the inner damper collar and the outer damper collar are configured such that the pressure side contact surfaces engage suction side contact surfaces of a first adjacent blade if: the first adjacent blade has the same construction as the blade; and the first adjacent blade and the blade have a predetermined installed position with respect to each other; wherein the inner damper collar and the outer damper collar are configured such that the suction side contact surfaces are engaged with the pressure side contact surfaces of a second adjacent blade if: the second adjacent blade has the same construction as the blade; and the second adjacent blade and the blade have a predetermined installed position with respect to each other.

The blade according to claim 4, wherein the outer damper collar has a position near the outer tip of the airfoil and the inner damper collar has a position near the radial center region of the airfoil; and / or wherein the outer damper collar has a collar disposed just inward of the outer tip of the airfoil, and the inner damper collar has a collar disposed proximate a radial center of the airfoil; and / or wherein the inner damper collar has one disposed within a first region of radial heights defined on the airfoil, the first region having an inner boundary at 25% of a radial height of the airfoil and an outer boundary at 75% of the airfoil includes radial height of the airfoil; and wherein the outer damper collar has one disposed within a second region of radial heights defined on the airfoil, the second region including an inner boundary at 60% of the radial height of the airfoil.

The blade of claim 7, wherein the inner boundary of the first region has 40% of a radial height of the airfoil and the outer boundary of the first region has 60% of the radial height of the airfoil; and wherein the inner boundary of the second region is 75% of the radial height of the airfoil and an outer boundary of the second region is 95% of the radial height of the airfoil; and / or wherein the inner boundary of the first region has 40% of a radial height of the airfoil and the outer boundary of the first region has 60% of the radial height of the airfoil; and wherein the inner boundary of the second region is 90% of the radial height of the airfoil.

A blade according to any of the preceding claims, wherein an outer tip of the airfoil has a winglet, the outer damper collar being preferably radially spaced from the winglet, the winglet further preferably having an outer expansion disposed within a narrow radial portion of the airfoil with the narrow radial portion having a side directly adjacent to the outer tip of the airfoil.

A gas turbine having a turbine having a series of circumferentially spaced blades, each of the blades including an airfoil extending from a foot connected to a running disk, the airfoil including a pressure sidewall and a suction sidewall, which extends axially between a leading edge and a trailing edge and radially between a platform forming an outer boundary of the foot and an outer tip of the airfoil, the airfoil of each of the blades further comprising: Double damper collar, an inner damper collar and an outer damper collar; wherein each of the damper collars has a position between the platform and the outer tip of the airfoil and a configuration connecting each of the blades to adjacent rotor blades disposed on each side; and wherein the outer damper collar has a collar disposed proximate the outer tip of the airfoil, and the inner damper collar has a collar disposed proximate a radial mid-region of the airfoil.